DE889084C

DE889084C - Verfahren zur selbsttaetigen Frequenzregelung der Erregerspannung von Erzeugern mechanischer Schwingungen

Info

Publication number: DE889084C
Application number: DES15977D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Holle; Ernst Dr Phil Luebcke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1939-06-02
Filing date: 1939-06-02
Publication date: 1953-09-07

Description

Verfahren zur selbsttätigen Frequenzregelung der Erregerspannung von Erzeugern mechanischer Schwingungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Frequenzregelung derErregerspannung von insbesondere mitTon- oderHochfrequenzmaschinen betriebenen Erzeugern mechanischer Schwingungen. Die Erregerfrequenz eines solchen Schwingungser,zeugers soll selbsttätig der Eigenschwingung des Schwingungserzengers angeglichen werden. Die Belastungsänderungen des Schwingungserzeugers und eine damit im Zusammenhang stehende Änderung der Eigenschwingungszahl machen diese Angleichung notwendig.
Gemäß der Erfindung wird die Frequenz der Erregerspannung des Schwingungserzeugers in Abhängigkeit von Resonanzabweichungen, zwischen dem Schwingungserzeuger und ein-cm mit diesem mechanisch, insbesondere akustisch gekoppelten Hilf sempf änger, gesteuert. Zweckmäßig werden dabei de Spannungen des Hilfsempfängers und des Schwingungserzeugers so überlagert, daß ständig die Frequenzder Erregerspannung in Übereinstimmung mit der durch je- weilige Betriebsbedingungen gegebenen Eigenschwingungszähl des Schwingungserzeugers eingeregelt wird. Es wird von der Tatsache ausgegangen, daß in einem schwingenden System die antreibende Kraft und die Bewegung im Resonanzfall um go9 phasenverschoben sind. Unterhalb der Resonanz ist die Phasenverschiebung kleiner, oberhalb wird sie größer.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Generator i (Fig. i) erzeugt Spannungen mit Ton- oder Hochfrequenz und speist einen Schwingungserzeuger 2, z. B. einen Ultraschallsender. Mit diesem ist akustisch oder mechanisch- ein Hilf sempf ärger 3, z,-. B. ein pie-zoelektrischer Geber oder eine Kon-densatoranordnung, gekoppelt, der zum Ausgleichen einer von go' abweichenden Verschiebung der Phase der Bewegu,ng des Schwingungserzeugers von der Phase der antreibenden Kraft für den Schwingun-gserzeuger, also seiner Erregerspannung, verwendet, wird. Die Spannung des Hilfsempfängers wird durch einen Regelverstärker 4 verstärkt, uni eine von Belastungs- oder Entfernungsänderungen unabhängige Spannung Ull zu erhalten. Gleichzeitig wird die genannte Erregerspannung darstellende Spannung des Generators i über einen Phasenschieber 5 in der Weise auf eine &(?genannte Gegentaktanordnung 6 gegeben, daß # zwei um# 180, verschobene gleich große Spannungen Um entstehen. Diesen beiden Spannungen wird die Spannun#g U,1 überlagert. Der Phasenschieber-5 ist so einzustellen, daß die vom Hilfsempfän#gei 3 gelieferte Spannung UIlum go0 gegenüber den beiden anderen Spannungen Um verschoben ist. Dann sind die beiden resultierenden Spannungen _U.R, und UR, von gleicher Größe (Fig.:2). Die resultieknden Spannungen UR11 UP2 werden auf zwei Gleichrichter bzw. einen Doppelweggleichrichter 7 gegeben. Im Resona-nzfall sind -offens-ichtlich auch die beiden Gleichspannungen gleich groß. Weicht die Generatorfrequenz von, der Eigenfrequehz des Schwingungserzeugers ab (s. hierzu Fig. 3), ist also nicht mehr Resonanz vorhanden, dann betrügt die Phaseniverschiebung zwischen,dender antreibenden Kraft entsprechenden Spannungen Um und der der Bewegung des Schwingungserzeugers entsprechenden Spannutig U-j# nicht mehr 96', und es übetwiegt eine der beiden resultierenden Spannungen UR, bzw. U92 und damit der Gleichspannungen. Die bei-den Gleichspannungen wirken auf das Steuerorgan 8, das einen motorgesteuerten Widerstand 9 in der Speiseleitung io der Erregerwicklung des Antriebsmot,ars i i für den Hochfrequenzgene'rator i besitzt. - Der Abgriff i.?- des Widerstandes ist mit einer Gabel 13 verbunden, zwischen deren Zinken sich eine von einem Hilfsmotcor angetriebene KuW lungsscheibe14konstant dreht; dÜrch.zweiMagnetspulen 15, 16 kann die Reibung Zwilchen, einer der bei-den Zinken und der Scheibe so weit vergrößert Wer-den, daß die Gabel den Abgriff nach der einen oderahderen. Seite verschiebt und idamit den wirksamen Teil des-Widerstandes- 9 sowie die an die Erregerwicklung gelegte Spannung ändert. Die Magnetspulen liegen in den Anodenkreisen von zwei -Gleichstromverstärkerröhren 17, 18, die- über Vefzögerungsglieder ig von den genannten Gleichspannungen gesteuert wer--den. Die Verzögerungsglieder sollenRegelschwingungen verhindern.
Das Verfahren nach der- Erfindung kann auch verwendet werden, um z. B. bei VerwendunLy von Röhrensendern zum Betrieb von Schwir4ungserzeugern ;die Frequenz der zweckmäßig mit einer Vorröhre erzeugten Erregerspannung zu ändern'. Zu diesem'Zweck wird durch ein Steuerörgan die Ind tivität im Senderkreis durch Ändern der Vormagnetisierung von Eisenspulen geregelt. Auch ein Kondensator kann durch einen-von der Steuerung betätigten Motor nachgedreht werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung in Verbindung mit Maschinensendern läßt sich auch auf alle die Verfahren elektrischer Art anwenden, durch welche die Änderung der Drehzahl eines Motors hervorgerufen wird. Beim Betrieh mit einem Drehstrommotor kann z. B. auch die Verwendung von Eisendrosseln mit verschiedener Vormagnetisierung die Drehzahl hinreichend beeinflussen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i.- Verfahren zur selbsttätigen Frequenzregelung der Erregerspiannung von insbesondere mit Ton- oder Hochfrequenzmaschinen betriebenen, Erzeugern mechanischer Schwin-,c,lungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequen,z in Abhängigkeit von Resonanzabweichungen zwischen dem Schwingungserzeuger ;(2) und einem mit diesem mechanisch, insbesondere akustisch, gekoppelten Hilfsempfänger2 (3) so, gesteuert wird, daß die Eigenschwingung des Schwingungserzeugers eingehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen des HilfsemPfängefs-(3) des Schwingungserzeug-ers,(:2) so überlagert werden, daß ständig die Frequenz ,der Erregerspannung in Übereinstimmung mit -der durch jeweilige Betriebsbedingungen gegebenen Eigenschwingungszahl des Schwin-Z, Grungserzeugers ein-geregelt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i oder:2, gekennzeichnet, durch einen Hilfsempfänger (3), z. B. einen piezoelektrischen Geber oder eine Kondensato-ranordnung, zum Ausgleichen einer von go9 ab-weichenden Verschiebung der Phase der Bewegung des Schwingungserzeugers (2) von der Phase der antreibenden Kraft für den Schwingungserzeuger. 4. Verfahren nach Anspruch i oder 3, dadurch gekennzeichnet, -daß die Erregerspannung des Schwingungserzeugers, (2,), insbesondere die Maschinenspannung, über einen Phasenschieber (5) auf eine Gegentaktanordnung (6) gegeben wird. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Hilfsempfängers (3) durch einen Regelverstärker (4) auf konstante - m Wert, gehalten wird. 6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegentaktspannungen (UM) der zweckmäßig konstant gehaltenen Hilfsempfängerspannung (Ull) überlagert werden, so daß zwei resultierende Spannungen (URII UR.) entstehen. - 7. Verfahren nach Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierenden Spannungen (UR" UR2) -an zwei Gleichricliter bzw. einen Doppelweggleichrichter (7) gelegt wer-den. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die voll den Gleiebrichtern (7 )gelieferten, zweckmäßig entgegengerichteten Spannungen der Steuerung der Frequenz der Erregerspannung des Schwingungserzeugers dienen. g. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Gleichrichtern (7) gelieferten, zweckmäßig entgegengerichteten Spannung-en den vorzugs-#veise# motorgesteuerten Widerstand (9) in der Speiseleitung (io) der Erregerwicklung einer dem Antrieb einer Ton-oder Hochfrequenzmaschine (i) dienenfdien Maschine (i i) zur Frequenzregelung der Erregerspannung des Schwingungserzeugers (2) betätigen. io. Einrichtung für Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zwei von den Gleichrichterströmen durchflossene Magnetspulen (15, 16) zur Widerstandssteuerung. ii. Einrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennizeichnet, daß derAbgriff (12) des Widerstandes mit einer Gabel (13) verbunden ist, zwischen deren Zinken sich eine zweckmäßig von einem Hilfsmotor an.-getriebene Kupplungsscheibe (14) mit konstanter Geschwindigkeit dreht, wobei mittels der Magnetspulen (15, 16) die Reibung zwischen einer der beiden Zinken und der Scheibe so weit vergrößert werden kann, daß die Gabel und damit der Abgriff verschoben wird. 12. Einrichtung nach Anspruch io oder ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (15, 16) in dem Anodenkreis von zwei Gleichstromverstärkerröhren, (17, 18) liegen, die vorzugsweise über Verzögerungsglieder (ig) von den Gleichrichterspannungen gesteuert werden. 13. Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Röhrensendern die Frequenz der zweckmäßig mit einer Vorröhre erzeugt-en Erregerspannung dadurch geändert wird, daß die Induktivität im Senderkreis durch Ändern der Vormagnetisierung von Spulen mit. Eisenkernen geregelt wird. 14- Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, diaß bei Röhrensendern die Frequenz der zweckmäßig mit einer Vorröhre erzeugten Erregerspannung dadurch geändert wird, daß ein Kondensator im Senderkreis zweckmäßig mittels eines Motors verstellt wird.